李佳濤

分子篩純化系統(tǒng)蒸汽加熱器內(nèi)漏故障排查與處理

李佳濤

（本鋼板材股份有限公司氧氣廠，遼寧本溪117002）

本鋼氧氣廠7#35000 m3/h空分設(shè)備于2015年3月發(fā)生了一起分子篩蒸汽加熱器內(nèi)部泄漏故障。故障發(fā)現(xiàn)及時，果斷停機(jī)后，對漏點(diǎn)進(jìn)行了排查和處理，避免了次生事故的發(fā)生。為制氧機(jī)組開車復(fù)產(chǎn)贏得了時間，節(jié)約了檢修時間和成本。

蒸汽加熱器；內(nèi)部泄漏；故障；排查；封堵

1 前言

本鋼板材公司氧氣廠7#35000 m3/h制氧機(jī)（以下簡稱7#機(jī)）于2015年3月23日發(fā)生一起分子篩蒸汽加熱器內(nèi)漏故障，無法維持正常生產(chǎn)需要停機(jī)處理。停機(jī)后，經(jīng)過對分子篩蒸汽加熱器一系列的漏點(diǎn)排查和處理工作，最終故障處理完畢并且效果較好，機(jī)組恢復(fù)了正常生產(chǎn)。

2 故障判斷

3月23日10時30分，機(jī)組空分操作人員在監(jiān)控計算機(jī)畫面時，發(fā)現(xiàn)分子篩蒸汽加熱器污氮?dú)怏w中含水在不斷升高，在線儀表顯示由1.6×10-6(平時該點(diǎn)正常數(shù)值為2×10-6左右)快速升至10×10-6，之后變?yōu)閴闹担ㄔ摲治鰞x表的最大量程為10×10-6）。機(jī)組人員立即將有關(guān)情況上報車間有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和廠調(diào)，同時立即通知化驗(yàn)人員使用便攜式露點(diǎn)分析儀就地進(jìn)行分析測量，校對在線儀表之前的數(shù)值準(zhǔn)確與否。經(jīng)過化驗(yàn)人員現(xiàn)場檢測，污氮含水已經(jīng)達(dá)到1000×10-6以上。由于當(dāng)時該機(jī)組的一臺再生的分子篩吸附器正處于吹冷階段，暫時沒有影響正常生產(chǎn)，為了進(jìn)一步驗(yàn)證蒸汽加熱器內(nèi)部是否泄漏，繼續(xù)對其污氮含水采取了在線和現(xiàn)場檢測兩種手段進(jìn)行露點(diǎn)分析，但一直沒有好轉(zhuǎn)的跡象。在此期間，經(jīng)過廠內(nèi)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)工藝技術(shù)人員的分析和判斷，蒸汽加熱器出現(xiàn)內(nèi)漏情況，并且蒸汽漏入污氮側(cè)的量值偏大，加之其他兩臺備用制氧機(jī)組正處于冷備狀態(tài)，因此決定立即停機(jī)對蒸汽加熱器進(jìn)行查漏和檢修處理，14時30分7#機(jī)停機(jī)。

3 工藝流程與設(shè)備功能

3.1 分子篩蒸汽加熱器生產(chǎn)工藝流程簡介

在空分制氧生產(chǎn)中空氣純化系統(tǒng)是非常重要組成部分，該系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題將會直接威脅正常生產(chǎn)。分子篩純化器是空氣純化系統(tǒng)的主要設(shè)備，共兩支，切換使用，分子篩被填充其中，用于吸附空氣中雜質(zhì)，如水分、二氧化碳以及乙炔等碳?xì)浠衔铩＝?jīng)過一定的生產(chǎn)周期后，其中一支分子篩吸附雜質(zhì)達(dá)到飽和狀態(tài)后需要進(jìn)行高溫低壓解吸，脫去分子篩所吸附的雜質(zhì)以恢復(fù)其吸附功能。蒸汽加熱器是提供解吸分子篩所需高溫氣體的換熱設(shè)備，利用蒸汽熱源對來自空分系統(tǒng)低壓板翅式換熱器的污氮?dú)怏w進(jìn)行加熱，污氮溫度升至170℃左右，然后進(jìn)入分子篩吸附器對分子篩進(jìn)行解析處理。分子篩蒸汽加熱器工藝流程簡圖如圖1所示。

圖1 分子篩蒸汽加熱器工藝流程簡圖

3.2 工藝參數(shù)（表1）

表1 工藝參數(shù)

3.3 分子篩蒸汽加熱器功能介紹

分子篩蒸汽加熱器是一個換熱設(shè)備，兩種介質(zhì)即污氮?dú)怏w和飽和蒸汽在其內(nèi)部進(jìn)行熱交換，加熱器殼體內(nèi)部的管束稱為管側(cè)，其中流通飽和蒸汽；殼體與管束之間的空間稱為殼側(cè)，其中流通需要加熱的污氮?dú)怏w，蒸汽加熱后的污氮?dú)怏w用于分子篩純化系統(tǒng)內(nèi)分子篩或分子篩及氧化鋁解吸再生。

3.4 分子篩蒸汽加熱器設(shè)備參數(shù)（表2）

表2 蒸汽加熱器設(shè)計技術(shù)參數(shù)及特性表

3.5 分子篩蒸汽加熱器技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）換熱管與管板的連接：內(nèi)部管板采用強(qiáng)度脹，外觀板采用強(qiáng)度焊。

（2）設(shè)備制造完畢，按照相關(guān)要求進(jìn)行整體氦檢查漏，并以1.63 MPa壓力對管束、以0.39 MPa壓力對殼體進(jìn)行水壓試驗(yàn)，設(shè)備出廠前加裝封板，并充裝0.03 MPa壓力的氮?dú)夥獯妗?/p>

（3）分子篩蒸汽加熱器宏觀結(jié)構(gòu)和內(nèi)部管束如圖2、圖3所示。

圖2 分子篩蒸汽加熱器外部結(jié)構(gòu)圖

圖3 分子篩蒸汽加熱器內(nèi)部管束布管示意圖

4 故障漏點(diǎn)查找與處理

4.1 蒸汽加熱器漏點(diǎn)查找過程

4.1.1 蒸汽加熱器管束整體抽出進(jìn)行宏觀檢查

首先將蒸汽加熱器的頂部螺栓松開，將管束從殼體中整體吊裝出來，水平放置在地面。查看外觀有無明顯的漏點(diǎn)或損壞之處，由于管束外側(cè)帶有密集的圓形翅片，最終沒有發(fā)現(xiàn)宏觀上的漏點(diǎn)。

4.1.2 對蒸汽加熱器內(nèi)部管束進(jìn)行充水打壓查漏試驗(yàn)

首先在蒸汽加熱器的蒸汽入口管道N1和冷凝水排水管道N2的法蘭分別加裝盲板，并在入口管道處盲板上加裝一個DN25閥門及管段，用以充水和打壓使用。在管束的冷凝水出口側(cè)的下封頭上部加裝一個DN15的閥門及管段，用于充水時排空管束內(nèi)的殘余空氣。然后對管束內(nèi)整體充水，進(jìn)行靜壓查漏試驗(yàn)，當(dāng)水充滿后發(fā)現(xiàn)靠近管束下部封頭距離約一米的長度附近有水滴滲出現(xiàn)象，經(jīng)過半小時后滲水情況又消失，之后再沒有出現(xiàn)類似情況。經(jīng)過分析可能是管束內(nèi)部壓力不足，需要提高外部試驗(yàn)壓力。將DN25閥門與氮?dú)鈿馄肯噙B后開始打壓，將管束內(nèi)部的壓力升至1.0 MPa（管側(cè)設(shè)計壓力為1.1 MPa,試壓壓力1.63 MPa），沒有發(fā)現(xiàn)管束有水滲漏現(xiàn)象。此項工作又重復(fù)進(jìn)行一次，依然沒有發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。經(jīng)過分析，采取上述水壓加氣壓的試驗(yàn)方法沒有查到漏點(diǎn)的原因有可能是：（1）管束漏點(diǎn)是比較短小的裂紋或極細(xì)小的銹蝕點(diǎn)，管束內(nèi)微小的雜質(zhì)填充到裂紋或銹蝕點(diǎn)，形成堵塞致使水無法從裂紋中漏出。（2）各個管束進(jìn)水多少不均造成泄漏管束內(nèi)部產(chǎn)生“氣堵”現(xiàn)象，致使水無法到達(dá)泄漏點(diǎn)。

4.1.3 蒸汽加熱器管束通入蒸汽查漏

當(dāng)時發(fā)現(xiàn)蒸汽加熱器出現(xiàn)異常情況時，該設(shè)備正處于未投用階段，即加熱器管側(cè)通入蒸汽，殼側(cè)沒有流通需要加熱的污氮。因此，決定在現(xiàn)場就近接了一路DN25蒸汽管并與蒸汽加熱器下部的蒸汽冷凝水排水管N2對接，模擬設(shè)備運(yùn)行時的狀態(tài)，通入壓力為0.75 MPa的蒸汽（即正常生產(chǎn)時的蒸汽壓力），使蒸汽加熱器保持在熱狀態(tài)下運(yùn)行并進(jìn)行一段時間的保壓，查看泄漏情況。經(jīng)過反復(fù)檢查和確認(rèn)，沒有發(fā)現(xiàn)蒸汽加熱器的泄漏點(diǎn)。

4.1.4 采用蒸汽加熱器管側(cè)充水和殼側(cè)充氣的方法進(jìn)行查漏

（1）為了進(jìn)一步保證加強(qiáng)加熱氣體中含水?dāng)?shù)據(jù)檢測的準(zhǔn)確性，利用此次檢修機(jī)會，在污氮出口管道管道上新增設(shè)了一個露點(diǎn)分析點(diǎn)，并與原有蒸汽加熱器露點(diǎn)分析點(diǎn)切換檢測，起到驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確的作用。

（2）將蒸汽加熱器管束的蒸汽入口管道側(cè)上封頭切割取下，把蒸汽加熱器管束吊回殼體內(nèi)并將管束的上部和下部螺栓緊固，同時向管束內(nèi)部充滿水，在蒸汽加熱器下部氣側(cè)（殼側(cè)）排水管接入一股壓力氮?dú)猓ň徒∮门蛎洐C(jī)室內(nèi)的密封氮?dú)猓?，對冷卻器殼側(cè)充壓至0.15 MPa，但由于污氮進(jìn)出口的兩個閥門存在不嚴(yán)情況，造成充入的氮?dú)饴┤氲焦艿老到y(tǒng)中，無法保壓。

（3）在污氮進(jìn)出口管道法蘭處增設(shè)盲板完畢之后，開始對蒸汽加熱器殼側(cè)進(jìn)行充壓，壓力嚴(yán)格控制在0.20 MPa～0.30 MPa范圍內(nèi)（殼側(cè)試驗(yàn)壓力為0.39 MPa），一般情況控制在0.25 MPa以下。當(dāng)殼側(cè)壓力達(dá)到0.2 MPa時，發(fā)現(xiàn)一根內(nèi)部管束支管有氣泡持續(xù)不斷向上冒出，判斷此管束有漏點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)檢查和確認(rèn)，沒有發(fā)現(xiàn)其他管束有水泡冒出現(xiàn)象。

4.2 漏點(diǎn)處理方法

4.2.1 封堵泄漏管束

3月27日10時開始封堵泄漏的管束，決定采用合適規(guī)格的螺栓插入上下端面的泄漏支管內(nèi)部并把螺栓的螺帽與管束的上下端面焊接在一起，完全堵死該泄漏的支管。

4.2.2 處理漏點(diǎn)完畢后再次檢查確認(rèn)有無其他漏點(diǎn)

上述堵漏處理完畢之后焊接蒸汽加熱器下部的封頭，在蒸汽加熱器的上部封頭開口處向各個管束內(nèi)部充水，打開查漏氣源，再次重復(fù)查漏操作，一方面是堵死該泄漏支管后查看有無其他支管泄漏，另一方面查看堵漏支管的焊接質(zhì)量如何，還有無氣泡冒出。經(jīng)過全面認(rèn)真的檢查，最終確認(rèn)沒有發(fā)現(xiàn)其他漏點(diǎn)，焊接蒸汽加熱器上封頭，拆卸污氮進(jìn)出口管道所加盲板并恢復(fù)連接法蘭，同時拆除查漏氮?dú)鈿庠垂?，為開機(jī)復(fù)產(chǎn)做準(zhǔn)備。

4.2.3 蒸汽加熱器檢驗(yàn)合格

修復(fù)完畢的7#機(jī)分子篩蒸汽加熱器，經(jīng)過當(dāng)?shù)貕毫θ萜鳈z驗(yàn)部門檢測和鑒定合格，確定可以投入生產(chǎn)使用。

4.3 故障處理效果驗(yàn)證

3月27日14時45分啟動7#機(jī)空壓機(jī)進(jìn)行復(fù)產(chǎn)，分子篩吸附器程序投入運(yùn)行之后，蒸汽加熱器污氮含水分析表也相繼投運(yùn)，起初該點(diǎn)含水量現(xiàn)場就地測量為20×10-6左右，可以滿足生產(chǎn)需要，機(jī)組人員加強(qiáng)監(jiān)控并制定了相應(yīng)保產(chǎn)預(yù)案。機(jī)組的產(chǎn)量指標(biāo)趨于正常，蒸汽加熱器污氮含水指標(biāo)也逐步下降至10×10-6以下，并最終恢復(fù)至故障發(fā)生前的正常數(shù)值即2×10-6左右。

經(jīng)過設(shè)備復(fù)產(chǎn)后考核有關(guān)工藝參數(shù)，驗(yàn)證了此次蒸汽加熱器泄漏故障的檢查處理效果較好，之前所采取的查漏方法非常合理有效，漏點(diǎn)處理到位，滿足了工藝生產(chǎn)的需要，消除了生產(chǎn)隱患。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

5.1 在處理此次蒸汽加熱器泄漏故障過程中，我們充分發(fā)揮了各專業(yè)技術(shù)人員的聰明才智，集思廣益，并且及時與設(shè)備廠家聯(lián)系，咨詢處理此類問題的解決方法，為最終故障的妥善處理和機(jī)組的及時復(fù)產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

5.2在分子篩蒸汽加熱器查漏工作中，由于我們的經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，排查和施工方法還需進(jìn)一步優(yōu)化，加快組織故障排查和處理，爭取更多的開機(jī)復(fù)產(chǎn)時間。但通過此次蒸汽加熱器內(nèi)漏故障的排查和處理，為今后處理類似問題積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

5.3 日常生產(chǎn)過程中要特別關(guān)注制氧生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，做好設(shè)備的評估檢測工作，并提前制定檢查和處理類似故障的一些方案和預(yù)案，以備不時之需。

[1]蘇禮勇.22000 m3/h空分設(shè)備分子篩純化系統(tǒng)蒸汽加熱器泄漏分析和處理[J].深冷技術(shù)，2014（4）：67-69.

Search and Treatment of Leakage in the Steam Heater of M olecular Sieve Purification System

LI Jiatao

(Oxygen Generation Plant of BenGang Plates Co.,Ltd.,Benxi,Liaoning 117002,China)

An accident of leakage in the molecular sieve steam heater of the No.7 35000 m3/h air separation plant at Benxi Steel happened in March 2015.As the accident was discovered in time,the oxygen generating unit was immediately shut down and leaking points were searched and treated promptly,preventing more serious secondary accidents from happening.The timely treatment of the accident had gained precious time for the oxygen making unit resuming production and saved maintenance time and cost.

steam heater;internal leakage;malfunction;search;plug

TB657.7

B

1006-6764(2015)09-0029-04

2015－05－29

2015－07－09

李佳濤（1978－），男，2002年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)制冷與低溫技術(shù)專業(yè)，制氧工程師，現(xiàn)從事制氧生產(chǎn)技術(shù)管理工作。